【研究報告】（自然科学部門）

インスリン抵抗性改善食品素材を利用した骨格筋脂質蓄積作用の善悪の検証

落合

北里大学獣医学部緒言

優助授

2 型糖尿病の改善方策の提案に重要である。

異所性脂肪蓄積組織の一つである骨格筋における脂質先行研究において、脂肪酸を不飽和化する酵素である（Intra-muscular lipids, IML）の過剰蓄積はインスリン

Stearoyl-CoA desaturase（SCD）の活性に及ぼす PPARγ1）抵抗性（IR）の発症要因である 。しかし、IML は持久活性化合物（ピオグリタゾン：PIO）が糖代謝を改善す運動時の主要エネルギー源の一つでもあるため、インスる過程で IML 蓄積量と SCD 活性を増加させる現象を見

リン感受性が高い持久系アスリートの骨格筋にも IML出した3）。SCD の活性化は細胞内毒性を有する飽和脂肪は比較的多く蓄積される2）。この相反する事象が示すよ酸の含有率を低下させる可能性を有する。

うに、IR に対する IML 過剰蓄積の善悪については明確

本 研 究 で は、PIO と 同 様 に PPARγ を 活 性 化 さ せ、な結論は出ていない。したがって、IR を惹起した骨格SCD を抑制する成分を食品資源から探索し、IR と IML筋を用いて IML 代謝調節機序を明確にすることは、ア蓄積に対する食品資源の作用について検討した。

スリート様 IML 代謝調節による IR の改善な方策になり実験方法うる。
IR 改善作用を有するアディポネクチンの産生・分泌

実験 1に関与する Peroxisome proliferator-activated receptor-探索

PPARγのリガンド結合活性を高める食品資源のgamma（PPARγ）に対する活性化食品因子としてメト先行研究にて評価対象とした食品資源はメトキシ基をキシフラボノイド類等があるが、骨格筋における脂質代有するフラボノイド類を含有する食品資源であり、評価謝調節機序は不明であり、その点を明らかにすることはした代表的な食品資源を表 1 に示した。中でも図 1（上）表1PPARγ 結合活性に用いた食品資源およびその抽出物など

サンプル名（略称）学名

黒ショウガ粉末（BG）

処置（抽出溶媒など）
全体（3 種類）（A, B, C）
水抽出物
熱水抽出物
メタノール抽出物
エタノール抽出物
アセトン抽出物
酢酸エチル抽出物

赤ショウガ粉末（RG）
チェストツリー粉末（CHE）

全体
全体-シークアーサー粉末（SHI）

全体

ピオグリタゾン（PIO）

試薬（陽性対照として）

GW1929試薬（陽性対照として）

ジメトキシフラボノイド（DMF）

試薬（陽性対照として）

1

落

図1

合

優

PPARγ のリガンドに対する結合能評価（実験1）

上：PPARγ アゴニスト様作用が期待される食品資源の評価（最終濃度 500 μg/mL）、下：BG およびその各抽出物による PPAR
γ のリガンド結合能の評価（濃度依存性評価）。BG: 黒ショウガ
粉末、RG: 赤ショウガ粉末、CHE: チェストツリー粉末、SHI:シークワーサー粉末、PIO: ピオグリタゾン、DMF: ジメトキ
シフラボノイド、Crude: 粉末全体、Water：水抽出物、HotWater：熱水抽出物、MeOH: メタノール抽出物、EtOH: エタノール抽出物）、Acetone：アセトン抽出物、EtAc：酢酸エチル抽出物。に示す通り、黒ショウガ粉末（）（Black Ginger、以下 BG）に高い PPARγ のリガンド結合能を得ていたので、本研究では特に BG に着目した。
PPARγ の リ ガ ン ド 結 合 評 価 は EnBio RCAS Kit for

図2

PPARγ-NcoR（藤倉化成）を用いて実施した。BG はビー平均値±標準誤差（ ＝5）。C 群と各群との間の有意差検討には対応のない 検定を用いた。検定の有意差水準は 5％未満とした（（*） ＜0.1, * ＜0.05, ** ＜0.01）。C: 対照群、P: ピオグ
リタゾン投与群、BG: 黒ショウガ粉末給餌群。

エイチエヌ社製の原料、PIO および BG の規格成分である DMF は試薬を用いた。
実験 2

BG の短期給餌による血清成分の変化（実験2）

BG の短期給餌が血中アディポネクチン濃度に及ぼす影響液を採取し、血漿中のグルコース、インスリンおよびアディポネクチン濃度を測定し、その数値の変化を算出しWistar 系雄ラット 15 匹（日本エスエルシー、以降省た。

略）を本試験に用いた。実験動物は 12 時間の明暗サイ
クル、室温 23±2℃を維持し、水道水および食餌を自由実験 3摂取させる条件を維持した環境下で飼育した。9〜10 週

BG が IML 代謝に及ぼす影響

間高脂肪高ショ糖食（HFSD）を摂取させたラットを対ICR 系 雄 マ ウ ス 51 匹 を 試 験（13 週 間） に 用 い た。

照群、PIO（3 mg/kg/day）群または BG（1％）群に分HFSD を 11 週間摂取させたマウスを対照群、PIO（3 mg/けた。BG 給餌開始前および給餌 8 日後の非絶食時の血kg/day）群、BG（1％）群、BG のエタノール（EtOH）
2

インスリン抵抗性改善食品素材を利用した骨格筋脂質蓄積作用の善悪の検証

抽出物（1％）群または BG の酢酸エチル（AcEt）抽出

記の抽出画分に 5,7-DMF が含まれている可能性が示唆

物（1％）群に分け、14 日間投与した。その後、絶食時された。

血清の生化学指標の分析や骨格筋中脂質の量的（中性脂実験 2肪量）および質的分析（脂肪酸の不飽和化指数）を実施
3）

BG の短期投与が血中アディポネクチン濃度に及ぼす影響した。脂肪酸組成の分析は既報 に従い実施した。脂肪BG は血漿中のインスリン濃度を低下、アディポネク酸 の 不 飽 和 化 指 数 は C18:1 と C18:0 の 組 成 比（C18:1/チン濃度を増加させる傾向を示した。しかし、血漿グルC18:0）で示した。

コース濃度においては有意な変化は認められなかった
実験 4

BG-EtOH 抽出物が耐糖能に及ぼす影響（図 2）。

自然発症 2 型糖尿病モデルである NSY 系雄マウス 35匹およびその対照 ICR マウス 7 匹を試験（8 週間）に用実験 3いた。NSY マウスは普通食群または HFSD 群に分け、筋脂質代謝に及ぼす影響

PPARγ活性化食品素材およびその抽出物が骨格

HFSD 群をさらに対照群、PIO（3 mg/kg/day）群、BG

BG、BG-EtOH 抽出物および BG-AcEt 抽出物は血清（1％）群または BG-EtOH 抽出物（0.19％）群に分けた。のグルコース濃度およびレプチン濃度を低下させる傾向

試験 7 および 8 週目に糖負荷試験（OGTT）およびインを示し、血清アディポネクチン濃度を上昇させる傾向をスリン負荷試験（ITT）を行い血糖値の推移を測定した。

示した。血清インスリン濃度に関しては BG-EtOH 抽出物で低下する結果となった。腓腹筋の中性脂肪含有量は結果・考察

PIO 投与において高値を示したが、BG、BG-EtOH およ実験 1

び BG-AcEt 抽出物の給餌群においては有意な差は認め

PPARγのリガンド結合活性を高める BG 中の成分の探索られなかった。しかしながら、脂肪酸不飽和化指標はPPARγ のリガンド結合活性は BG およびそのメタノー

PIO 投与群と同様に BG および BG-AcEt 抽出物の給餌群

ル、EtOH、AcEt、アセトン抽出物で特に強く、濃度依で高値（約 1.3 倍）を示した。一般的に、SCD 活性が上存性が確認された（図 1 下）。BG に含まれるメトキシフ昇することは脂質蓄積が促されることを示すが、本研究ラボノイド類（5,7-ジメトキシフラボノイド：5,7-DMF）

では脂質蓄積は増加させなかった。その要因として、抽についても強い活性と濃度依存性が確認されたので、上出物中に PPARγ に結合して作用を減弱させるなどアン

図3

BG およびその抽出物の給餌による血清成分と腓腹筋脂質への作用（実験3）平均値±標準誤差（ ＝7–8）。一元分散分析後、C 群と各群との間の有意差検討には Dunnett 検定を用いた。検定の有意差水準は 5％未満とした（* ＜0.05）。C: 対照、PIO: ピオグリタゾン、BG: 黒ショウガ粉末、Crude: 粉末全体、EtOH: エタノール抽出物、AcEt:
酢酸エチル抽出物。
3落合優実験 4

PPARγ活性化食品成分が耐糖能に及ぼす影響

BG および BG-EtOH 抽出物群で糖負荷後の血糖値上昇が著しく抑制される結果となった。また、BG および
BG-EtOH 抽出物群でインスリン負荷後の血糖値の低下が著しい結果となった。以上より、BG の摂取による耐糖能および IR の改善は EtOH 抽出物に含まれる成分が本体の一つである可能性が示唆された。
結論
PPARγ のリガンド結合能を有する BG を用いて、耐糖能を維持しつつ脂質が蓄積される健常な骨格筋の作出を検討した結果、BG の特に EtOH 抽出物に IR を改善する作用および飽和脂肪酸の蓄積を低下させる作用を有する可能性が示唆された。IR を惹起させる骨格筋中の因子を探索するなど、さらなる検討が必要である。
要約
IR に対する IML の過剰蓄積の善悪についての明確な結論はない。本研究において、核内受容体の PPARγ を活性化させ、脂質合成能を調節する IR 改善剤の PIO に筋脂質蓄積を亢進する作用が確認されたことから、本研
究では PPARγ に対するリガンド結合能を高く有する食品資源の BG に着目して、骨格筋における脂質蓄積およ
図4

OGTT および ITT における血糖値の推移（実験4）び脂肪酸組成の変化を検討した。実験 1 において BG の平均値±標準誤差（ ＝7）。一元分散分析後、N-LF 群と各群との間の有意差検討には Dunnett 検定を用いた。検定の有意差水準は 5％未満とした（* ＜0.05, ** ＜0.01, *** ＜0.001）。I-LF:
ICR-普 通 食、N-LF: NSY-普 通 食、HF: NSY-高 脂 肪 高 シ ョ 糖（HFSD） 食、P: NSY-HFSD 食-ピ オ グ リ タ ゾ ン 投 与、BG:
NSY-HFSD 食-黒 シ ョ ウ ガ 粉 末 給 餌、BGE: NSY-HFSD 食-黒ショウガ粉末のエタノール抽出物給餌。

アルコール抽出物に PPARγ のリガンド結合能を有すること、実験 2 および 4 にて BG-EtOH 抽出物に糖代謝を改善させる作用を有することが示唆された。また実験 3において、腓腹筋の中性脂肪蓄積量自体に変化はないものの、脂肪酸不飽和化酵素活性を示す指標を増加させ、IR 惹起因子の 1 つである飽和脂肪酸の含有率を低下させた。これらの結果は PPARγ アゴニストである PIO と同タゴニスト様作用を有する化合物が含まれている可能性が示唆される

4, 5）様の結果であった。以上より、BG および BG-EtOH 抽出。近年の研究において、BG には抗肥満作用が報告されている 4, 6）ため、PPARγ に対して強く結物には PPARγ のリガンド結合能を有し、IML を構成す合する物質の中でもその作用を促進させる物質と抑制さる飽和脂肪酸を低減させ、IR を改善させる作用を有すせる成分に分けて検討することが必要であると考えられる可能性が示唆された。BG-EtOH 抽出物には PPARγ のる。本結果より、食品由来 PPARγ アゴニストは IML 量リガンドに結合するメトキシフラボノイドを含む成分がを変化させず、飽和脂肪酸から不飽和脂肪酸に変換する多様に含まれると考えられるため、比活性に優れた真の酵素を活性化させるなど IML を構成する脂肪酸種を変化活性成分の探索、精製およびその成分を用いた検討が今させる可能性が示唆された。また、IR を惹起する因子と後の課題である。

して報告されている骨格筋中のジアシルグリセロールの謝定量化を薄層クロマトグラフィー法にて試みたが、PIO

辞

投与群においてわずかな増加が認められたのみであり、本研究にご支援賜りました公益財団法人三島海雲記念BG およびその抽出物による変化は確認されなかった。

財団ならびに関係者の方々に深く感謝申し上げます。ま4インスリン抵抗性改善食品素材を利用した骨格筋脂質蓄積作用の善悪の検証

文

た、本研究で用いた黒ショウガ粉末をご提供いただきましたビーエイチエヌ株式会社の関係者の方々に対しまし献

1） K. Kato, et al.:
2） Y. Tamura, et al.:
3） M. Ochiai, T. Matsuo:
4） Y. Okabe, et al.:5） K. Ninomiya, et al.:
6） T. Akase, et al.:ても感謝いたします。

5, 9, e92170, 2014.
, 57, 373–379, 2008.
, 62, 745–754, 2013.
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